逆向工程課件

1、逆向工程逆向工程的出現(xiàn)和發(fā)展的時(shí)代背景 二戰(zhàn)后，世界各國(guó)急于恢復(fù)和振興經(jīng)濟(jì)。于是在20世紀(jì)60 年代，日本為了恢復(fù)和振興經(jīng)濟(jì)，提出科技興國(guó)和大力發(fā)展制造業(yè)的方針：“一代引進(jìn)，二代國(guó)產(chǎn)化，三代改進(jìn)出口，四代占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)”，并對(duì)機(jī)床、汽車、電子、光學(xué)設(shè)備和家電等行業(yè)的發(fā)展給予優(yōu)惠政策。日本政府和企業(yè)普遍認(rèn)為對(duì)別國(guó)先進(jìn)產(chǎn)品和先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收、改進(jìn)和挖潛，是自身發(fā)展的一條捷徑。觀點(diǎn)很快被事實(shí)驗(yàn)證，由此引發(fā)了逆向設(shè)計(jì)（Reverse Design）的概念。 從20世紀(jì)60年代的“如何做的更多” 、70年代的 “如何做的更便宜”、80年代的“如何做的更好”、發(fā)展到90年代的 “如何做的更快”。因

2、此，市場(chǎng)要求技術(shù)革新，逆向工程技術(shù)在20世紀(jì)90年代開(kāi)始引起各國(guó)工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的重視，到目前只有二十多年的歷史，所以可稱之為“新技術(shù)”。 一、逆向工程的概述逆向工程的概述逆向工程的三大技術(shù)逆向工程的定義和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較逆向工程的分類逆向工程是復(fù)雜而綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)工程和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較正向過(guò)程：逆向過(guò)程：實(shí)物掃描點(diǎn)云CAD實(shí)體建模質(zhì)量檢測(cè) 新構(gòu)思加工中心RPM逆向工程系統(tǒng)的加工過(guò)程：逆向工程的分類逆向工程技術(shù)實(shí)物逆向軟件逆向影像逆向逆工向程的三大技術(shù)數(shù)據(jù)釆集技術(shù)：主要有接觸式、非接觸式和破壞式三大類。數(shù)據(jù)處理技術(shù)模型重構(gòu)技術(shù)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化噪聲去除數(shù)據(jù)補(bǔ)缺數(shù)據(jù)拼合接觸式測(cè)量設(shè)備根據(jù)測(cè)頭類型分為力

3、觸發(fā)式和連續(xù)掃描式兩種類型。(1)觸發(fā)式數(shù)據(jù)測(cè)量方法觸發(fā)式測(cè)量是利用觸發(fā)探頭與物體接觸的測(cè)量。(2)掃描式數(shù)據(jù)測(cè)量方法接觸式測(cè)量以下通過(guò)對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行造型的實(shí)例，介紹逆向設(shè)計(jì)工作過(guò)程。1獲取表面點(diǎn)數(shù)據(jù)2測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理 測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理包括：測(cè)量數(shù)據(jù)的拼合、噪聲點(diǎn)清除、坐標(biāo)校正、截面數(shù)據(jù)點(diǎn)獲取、數(shù)據(jù)點(diǎn)重新取樣、截面數(shù)據(jù)點(diǎn)重新排序等步驟（1）點(diǎn)數(shù)據(jù)的拼合三、逆向工程系統(tǒng)的加工實(shí)例圖1非接觸激光掃描儀量測(cè)鼠標(biāo)圖2-1完整嵌合的點(diǎn)資料模型逆向工程系統(tǒng)的加工實(shí)例圖2-6截面數(shù)據(jù)點(diǎn)重新排序（6）截面數(shù)據(jù)點(diǎn)重新排序3曲線擬合 通過(guò)設(shè)定控制點(diǎn)數(shù)目和曲線平滑值，軟件自動(dòng)進(jìn)行曲線擬合，如圖3示。圖3 曲線擬合逆向工程

4、系統(tǒng)的加工實(shí)例圖4構(gòu)建舉升曲面(a)調(diào)整曲面的控制點(diǎn) (b)調(diào)整曲面的網(wǎng)格圖5-1調(diào)整曲面圖5-2完整的曲面4、曲面構(gòu)建5、曲面編輯逆向工程系統(tǒng)的加工實(shí)例圖6利用高斯曲率檢測(cè)曲面平滑度圖7IDEAS軟件讀入IGES格式的曲面模型圖8-31三維實(shí)體模型6、曲面檢測(cè)7、三維曲面建立逆向工程系統(tǒng)的加工實(shí)例圖8快速原型加工8快速原型加工 逆向工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造技術(shù)的數(shù)字化,同時(shí)也為現(xiàn)代制造企業(yè)充分利用己有設(shè)計(jì)創(chuàng)新帶來(lái)了便利。它降低了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本,提高了制造精度,極大地縮短了設(shè)計(jì)周期。航空航天及汽車制造領(lǐng)域 當(dāng)設(shè)計(jì)需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試才能定型的工件模型時(shí)，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空、汽車制

5、造領(lǐng)域，快速原型制造(RPM) RPM也叫3D打印技術(shù),多種學(xué)科的技術(shù)服務(wù)于快速原型制作,已經(jīng)成為新產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的快速有效手段。這個(gè)技術(shù)是根據(jù)模型重構(gòu)的CAD模型為基礎(chǔ),經(jīng)過(guò)不同材料方式的累積形成產(chǎn)品實(shí)體。將逆工程技術(shù)和快速原型制造相結(jié)合,形成了對(duì)產(chǎn)品測(cè)量、建模、修改、再測(cè)量的封閉環(huán)形系統(tǒng),這樣可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的快速反復(fù)迭代。四、逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域藝術(shù)品領(lǐng)域 很多物品很難用基本幾何來(lái)表現(xiàn)與定義，例如流線型產(chǎn)品、藝術(shù)浮雕及不規(guī)則線條等。其它領(lǐng)域 如特種服裝、頭盔的制造以使用者的身體為原始依據(jù).逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域1、發(fā)展面向工程應(yīng)用的專用測(cè)量系統(tǒng)，使之能高速、高精度的實(shí)現(xiàn)實(shí)物數(shù)字化，并能根據(jù)樣件幾何形狀和后續(xù)應(yīng)用選擇測(cè)量方式及路徑，能實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃和自動(dòng)測(cè)量。2、以數(shù)據(jù)點(diǎn)云隱含得特征和約束等幾何信息的自動(dòng)識(shí)別和推理為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)一步研究復(fù)雜曲面離散數(shù)據(jù)點(diǎn)云的幾何理解，建立基于特征的逆向建模的指導(dǎo)性圖解，減少逆向工程CAD建模中的交互操作，降低設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。3、系統(tǒng)集成化程度低，有些系統(tǒng)只側(cè)重與曲面的擬合，有些系統(tǒng)只側(cè)重于與特定制造技術(shù)的結(jié)合，系統(tǒng)只包含簡(jiǎn)單幾何數(shù)據(jù)，不符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造的并行思想，這是有待改進(jìn)的方向。4、研究基于特征分割和約束驅(qū)動(dòng)的精確變形技術(shù)，提高逆向工程重建CAD模型的改型設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。在模型精度評(píng)價(jià)上還沒(méi)有決定性的進(jìn)展